Vylepšujeme nářadí

Jakému nářadí prospějeme

Jestliže chceme vyzkoušet, zda kalení nástrojů opravdu zvýší tvrdost výrobku, neměli bychom experimentovat s výrobky z moderních legovaných ocelí, jejichž složení beztak neznáme, protože ty vyžadují speciální metalurgické postupy. Pro metalurgické experimentování jsou vhodné starší nástroje, zejména takové, které z oceli s náhodným složením vyrobil někdy před sto lety vesnický kovář. Taková ocel není sice příliš tvrdá a má výraznou tendenci korodovat, dá se však dobře opracovávat a opatřovat odolnými povrchovými vrstvami. Starší ocelové výrobky ztratily po létech používání a po opakovaném přebrušování svou tvrdost. Kovaly se totiž z poměrně měkké uhlíkaté oceli, jejíž povrchové vrstvy byly vytvrzeny cementováním nebo nitridováním a vylepšeny kalením, což jsou jednoduché techniky známé již ze starověku. Tyto vrstvy lze v domácích podmínkách obnovit, a tím zlepšit mechanické vlastnosti nástrojů. Nedoporučujeme však experimentovat na vzácných historických nástrojích (například sekyry), protože pravděpodobnost, že vlastnosti nástroje zhoršíme, je značná. Rovněž nevhodné jsou moderní rychlořezné oceli, na nich laik má co zkazit. Z toho důvodu je vhodné začít se sekáči („majzlíky“), které se zaručeně najdou v každé vesnické chalupě.

Tepelné zpracování oceli

Kalení
I když kalení vypadá (zejména ve starých budovatelských filmech a v nových fantasy velice efektně – rozžhavený nástroj se ponoří do tekutiny, přičemž se mohutně vyvíjí páry), jde o činnost, která vyžaduje značné praktické zkušenosti. Nástroj, který má být zakalený, se zahřívá v kovářské výhni, přičemž by tento proces měl probíhat pomalu. Po dosažení teploty 350 až 400 °C se musí nadále teplota zvyšovat pozvolna na 550 až 600 °C. Teprve pak je možno pokračovat v ohřevu větší rychlostí, nejvíce však rychlostí 200 °C za hodinu.

Po dosažení požadované teploty se ocel ponořením zchladí buď ve vodě, nebo v oleji. Do vody se často přidává sůl, vápenné mléko, glycerin či olej. Z důvodů, které nejsou pochopitelné a nelze je v encyklopediích najít, používají staří kováři vodu pro kalení opakovaně, a to i tehdy, když jde o běžnou pitnou nebo dešťovou. Kalicí oleje musí mít vysokou ochlazovací schopnost a odolnost proti odpařování, vhodné jsou jen pro některé druhy ocelí a pro nižší kalicí teploty. Nově se pro kalení používají i polymerní roztoky, které mají podobné vlastnosti jako oleje, ale nejsou narozdíl od nich hořlavé. Některé druhy oceli se dokonce kalí jen proudem vzduchu.

Ještě náročnější je určení optimální teploty, na jakou má být předmět zahřát. Problém dělá jednak zjištění optimální teploty vzhledem k druhu oceli, ale také určení momentální teploty rozžhaveného nástroje. Určení teploty podle barvy oceli je zdánlivě jednoduché (je uvedeno v mnoha příručkách), ale zbarvení je ovlivněno i druhem tepelného zdroje (plameny výhně dodávají oceli jinou barvu než například autogen).

Nemáte-li k dispozici elektronický žároměr nebo aspoň Segerovy žároměrky (keramické jehlánky, označené teplotou, při níž se deformují), lze orientačně vycházet z této tabulky:

                                                                                                                                         

Barva kovu	přibližná teplota [°C]
neznatelná změna	do 550
černohnědá	550–600
hnědočervená	600–650
krvavě červená	650–700
tmavě třešňově červená	700–760
třešňově červená	760–810
světle třešňově červená	810–870
světle červená	870–930
oranžová	930–980
světle oranžová	980–1050
tmavě žlutá	1050–1100
světle žlutá	1100–1200
bílá	1200 a více

Pro kalení je optimální teplota 720–900 °C (červený až bílý žár); konkrétní teplota závisí na typu materiálu i na hmotnosti předmětu. Rychlé ochlazení ve studené vodě či v oleji změní krystalovou mřížku oceli a následně i tvrdost povrchové vrstvy. K dosažení optimální tvrdosti oceli je v případě kalení pomocí oleje nutno ocel zahřát na vyšší teplotu než při kalení vodou. Zjistit optimální teplotu je nutno empiricky, nebo vycházet z parametrů oceli (které však zpravidla neznáme).

Pro začátek doporučujeme zkusit kalení – při dodržení všech protipožárních opatření – někde v exteriéru, pro kalení je nutno použít studenou vodu v kovové nádobě. Snažit se zakalit hmotnější předmět v oleji je riskantní – olej je hořlavý a náš metalurgický pokus může skončit požárem!

Kalením je sice možno zvýšit tvrdost ocelového výrobku, zároveň však zvyšuje jeho křehkost. Při kalení dochází prudkým ochlazením k obrovskému pnutí v oceli, která někdy při prudkém ochlazení (nebo brzy nato) popraská. Je to tím, že povrch výrobku se ochlazuje výrazně rychleji než materiál uvnitř.
Zahřívání i ochlazování musí probíhat stejnoměrně – rozžhaveným předmětem se v kalicí lázni musí pohybovat, aby některé části nebyly vzniklou párou od vody izolovány. Protože při zahřívání předmětu se nesmí povrchové vrstvy kovu okysličit, musí být předmět až do vložení do vody či oleje dokonale obklopen žhavými uhlíky nebo chráněn ochrannou atmosférou.